Tabla periódica 1 Tabla periódica 1. ORIGEN. De los 112 elementos que se conocen en la actualidad, algunos como el oro, la plata, el hierro o el cobre eran ya conocidos por el hombre desde la más remota antigüedad; otros, la mayor parte, fueron descubiertos entre los siglos XVIII y XIX; y finalmente, algunos lo han sido durante el presente siglo. Sirva como referencia el siguiente cuadro en el que se indica el número de elementos químicos conocidos por el hombre en las fechas que se especifican: Año 1 1700 1800 1900 2000 Nº de elementos conocidos 9 12 34 84 112 En el siglo pasado se observó que había grupos de elementos que tenían propiedades físicas y químicas similares entre si, por lo que se imponía la necesidad de clasificar los elementos químicos en familias, con el objeto de establecer un estudio sistemático y organizado de la Química. En 1869, el químico ruso D. I. Mendelejev ordenó los elementos en filas y columnas en orden creciente de sus masas atómicas, de tal modo que, cuando las propiedades químicas de un elemento coincidían con las de algún elemento anterior lo situaba en su misma columna en la fila siguiente, de tal modo que los elementos de una misma columna tenían propiedades análogas. Cuando algún elemento no respondía a las propiedades correspondientes a su posición, dejaba un hueco libre y pasaba a la siguiente columna, en previsión de que dicho hueco fuese ocupado por un elemento aún por descubrir. Así, por ejemplo, la existencia del elemento que queda debajo del silicio y que hoy se conoce con el nombre de germanio, fue predicha por Mendelejev quién incluso auguró muchas de las propiedades que tendría. Cuando se estudió la naturaleza del átomo se decidió ordenar los elementos según el orden creciente de su número atómico (Z), en lugar de su masa atómica, con lo que desaparecían algunas anomalías surgidas en la tabla de Mendelejev. 2. BLOQUES DE LA TABLA PERIÓDICA. Llamamos electrón diferenciador al último electrón que agregamos cuando hacemos una configuración electrónica de un elemento. Según el tipo de orbital en el que se encuentre el electrón diferenciador podemos distinguir varios bloques en la tabla periódica: Tabla periódica 2 1. Elementos representativos: si el electrón diferenciador se halla en un orbital s o p. Si se encuentra en un orbital s será un metal, si se encuentra en un orbital p será un no metal. 2. Metales de transición: si el electrón diferenciador se encuentra situado en un orbital d. 3. Metales de transición interna o tierras raras: si el electrón diferenciador se halla en un orbital f. s, representativo metal En la siguiente figura se exponen los diferentes bloques de la tabla periódica: p, representativo no metal d, metales de transición f, metales de transición interna 3. DESCRIPCIÓN DE LOS PERÍODOS. Todos los periodos excepto el primero y el último (aun por completar) comienzan con la ocupación de un orbital s y terminan con el llenado de orbitales p. En el primer periodo se llena el orbital 1s; contiene 2 elementos. En el segundo periodo se van ocupando los orbitales 2s y 2p; contiene 8 elementos. Igualmente, en el tercer periodo se van llenado los orbitales 3s y 3p; contiene 8 elementos . En el cuarto periodo se ocupan los orbitales 4s, 3d (apareciendo la 1ª serie de los metales de transición) y 4p; contiene 18 elementos. Análogamente en el quinto periodo se van llenando los orbitales 5s, 4d y 5p, contiene también 18 elementos. En el sexto periodo se ocupan los orbitales 6s, 4f (apareciendo la 1ª serie de los metales de transición interna o lantánidos), 5d y 6p; contiene 32 elementos. El séptimo período está incompleto, se irían ocupando los orbitales 7s, 5f (apareciendo la 2ª serie de metales de transición interna o actínidos), 6d y 7p . En la actualidad se conoce hasta el elemento Z = 112, pero es de suponer que este período al igual que el anterior, tenga la capacidad para contener a 32 elementos. Tabla periódica 3 En la siguiente figura se describe como van surgiendo los distintos periodos a partir del diagrama de Moeller. 1s2 1er periodo: 1s2 ⇒ 2 elementos 2s2 2p6 2º periodo: 2s2, 2p6 ⇒ 8 elementos 3s2 3p6 3d10 3er periodo: 3s2, 3p6 ⇒ 8 elementos 4s2 4p6 4d10 4f14 4º periodo: 4s2, 3d10, 4p6 ⇒ 18 elementos 5s2 5p6 5d10 5f14 5º periodo: 5s2, 4d10, 5p6 ⇒ 18 elementos 6s2 6p6 6d10 6º periodo: 6s2, 4f14, 5d10, 6p6 ⇒ 32 elementos 7s2 7p6 7º periodo: 7s2, 5f14, 6d10, 7p6 ⇒ 32 elementos Todos los elementos de un mismo periodo tienen el mismo número de niveles electrónicos (estén completos o no). Esté número coincide precisamente con el número del período. Sean, por ejemplo, tres elementos del 2º periodo: Li, N y Ne, sus configuraciones electrónicas son: Li (Z = 3): 1s2 2s1. N (Z = 7): 1s2 2s2 2p3. Ne (Z = 10): 1s2 2s2 2p6. Todos ellos tienen dos niveles electrónicos: n = 1 (K) y n = 2 (L). El periodo del elemento lo dará el máximo nivel que aparezca, en este caso n = 2. 4. DESCRIPCIÓN DE LOS GRUPOS. Todos los elementos que forman un grupo tienen, la misma distribución electrónica en su capa más externa (capa de valencia). Sean, por ejemplo, los elementos F, Cl y Br, sus configuraciones electrónicas son: F (Z = 9): 1s2 2s2 2p5. Cl (Z = 17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. Br (Z = 53): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5. Todos los elementos de una misma columna se caracterizan por tener propiedades análogas. Actualmente, los grupos se enumeran de izquierda a derecha con números que van del 1 al 18. No obstante, aun se sigue usando por su gran utilidad otra notación que de izquierda a derecha generarían los siguientes grupos: IA, IIA, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB (éste constituido por tres columnas), IB, IIB, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA y VIIIA o grupo cero. Tabla periódica 4 También, algunos grupos de elementos reciben nombres específicos cómo ocurre con los siguientes: s2 HALÓGENOS, p5 ANFÍGENOS, p4 CARBONOIDEOS, p2 III A IV A VA VI A VII A TÉRREOS, p1 ALCALINO-TÉRREOS, s2 ALCALINOS, s1 II A GASES NOBLES, p6 VIII A NITROGENOIDEOS, p3 IA